光子学结构的优化设计方法技术

一种光子学结构的优化设计方法，包括：步骤A：将所述光子学结构分成n个区域；步骤B：将n个目标组分的设计值作为状态矢量的分量，建立以所述状态矢量为自变量的优化函数；步骤C：将初始化状态矢量作为当前状态矢量代入所述优化函数，得到当前状态的优化函数值；步骤D：在当前优化函数值不满足第一预设条件的情况下，基于当前状态矢量求出所述优化函数对于当前状态的梯度矢量；步骤E：将得到的所述梯度矢量的元素映射到(0，1)区间，或者(‑1，1)区间；步骤F：更新与所述映射后的梯度矢量的元素对应的所述当前状态矢量的分量，得到更新后的优化函数值；步骤G：循环步骤D至步骤F的操作，直到所述更新后的优化函数值满足所述第一预设条件。

【技术实现步骤摘要】
光子学结构的优化设计方法
本专利技术涉及微纳光子学领域，特别涉及光子学结构的优化设计方法。
技术介绍
光子学器件在光通信领域中具有重要的作用。通常的光子学器件设计方法包含正向设计方法和逆向设计方法。近年来，由于其优良的搜索性能和能设计出反常识器件的能力，逆向设计方法在光子学器件设计的领域中正发挥着重要的作用。逆向设计方法依据其是否使用梯度，可以分为基于梯度的算法和非基于梯度的算法。基于梯度的算法具有快速高效的特点。离散搜索算法是将解空间分割成若干个区域，并对每个区域的结构选取有限的离散的状态值。这种方法具有简洁、易于实际实现的特点。然而通常情况下，梯度算法不能直接应用于离散搜索中。这是由于梯度值是连续取值的，而自变量是离散的，存在非对应的特点。因此存在对于逆向设计方法进行优化的需要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供光子学结构的优化设计方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种光子学结构的优化设计方法，包括：步骤A：将所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子学结构的优化设计方法，包括：/n步骤A：将所述光子学结构分成n个区域，每个区域各自具有独立的目标组分，其中，n为正整数；/n步骤B：将n个目标组分的设计值作为状态矢量的分量，基于所述光子学结构的优化目标来建立以所述状态矢量为自变量的优化函数；/n步骤C：将初始化状态矢量作为当前状态矢量代入所述优化函数，得到当前状态的优化函数值；/n步骤D：在当前状态的优化函数值不满足第一预设条件的情况下，基于当前状态矢量求出所述优化函数对于当前状态的梯度矢量；/n步骤E：将得到的所述梯度矢量的元素映射到(0，1)区间，或者(-1，1)区间；/n步骤F：若映射后的梯度矢量的元素的绝对值满足第二预设条...

【技术特征摘要】
1.一种光子学结构的优化设计方法，包括：
步骤A：将所述光子学结构分成n个区域，每个区域各自具有独立的目标组分，其中，n为正整数；
步骤B：将n个目标组分的设计值作为状态矢量的分量，基于所述光子学结构的优化目标来建立以所述状态矢量为自变量的优化函数；
步骤C：将初始化状态矢量作为当前状态矢量代入所述优化函数，得到当前状态的优化函数值；
步骤D：在当前状态的优化函数值不满足第一预设条件的情况下，基于当前状态矢量求出所述优化函数对于当前状态的梯度矢量；
步骤E：将得到的所述梯度矢量的元素映射到(0，1)区间，或者(-1，1)区间；
步骤F：若映射后的梯度矢量的元素的绝对值满足第二预设条件，则更新与所述映射后的梯度矢量的元素对应的所述当前状态矢量的分量，并将更新的当前状态矢量代入所述优化函数，得到更新后的优化函数值；
步骤G：循环步骤D至步骤F的操作，直到所述更新后的优化函数值满足所述第一预设条件，由与所述更新后的优化函数值对应的当前状态矢量确定优化的光子学结构。


2.如权利要求1所述的优化设计方法，其中，所述优化目标为所述光子学结构的输入模式与输出模式之间的模式耦合效率，所述优化函数为所述状态矢量与所述模式耦合效率之间的关系函数。


3.如权利要求2所述的优化设计方法，其中，所述优化函数值通过电磁仿真方法或解析算法求出。


4.如权利要求3所述的优化设计方法，其中，所述电磁仿真方法为时域有限差分法、频域有限差分法、有限元方法、光束传播法中的一种，所述解析方法为理论计算方法。


5.如权利要求2或3所述的优化设计方法，其中，在当前状态的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尚霖，付鑫，杨林，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11